CN103134625B - H型测力构架的扭转载荷测试结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种H型测力构架的扭转载荷测试结构，是由规格相同的第一应变片、第二应变片、第三应变片以及第四应变片组成的扭转载荷全桥电路，所述的第一应变片与第二应变片分别粘贴于构架的其中一根横梁与左、右侧梁连接处的横梁顶面中性层位置；所述的第三应变片与第四应变片分别粘贴于构架的另外一根横梁与左、右侧梁连接处的横梁顶面中性层位置；四个应变片均沿构架横向粘贴。采用本发明提供的测试结构，不仅可以得到施加于构架结构的载荷与输出电压的关系，同时得到施加于构架结构的载荷与构架结构疲劳损伤关键部位应变的准静态关系。解决了传统载荷直接测试法中测得的载荷与构架结构疲劳损伤关键部位应变之间呈动态关系的问题。

Description

H型测力构架的扭转载荷测试结构

技术领域

本发明涉及机车构架，特别涉及一种为机车构架作载荷测试的结构。 

背景技术

现有技术中，为机车转向架构架结构作载荷分析的时候，采用载荷直接测试法，即将转向架轴箱弹簧和定位转臂分别制作成独立的测力传感器，同步测试轴箱弹簧和定位转臂在实际运用条件下的载荷-时间历程，并进行组合计算得到构架结构的主要载荷。虽然该方法测量精度高，但测得的载荷与结构应变之间呈动态关系。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种H型测力构架的扭转载荷测试结构，解决现有测试结构测得的载荷与结构应变之间呈动态关系的问题。 

为了解决上述问题，本发明设计人提出如下解决方案： 

一种H型测力构架的扭转载荷测试结构，其特征在于：是由规格相同的第一应变片、第二应变片、第三应变片以及第四应变片组成的扭转载荷全桥电路，其中： 

所述的第一应变片与第二应变片分别粘贴于构架的其中一根横梁与左、右侧梁、连接处的横梁顶面中性层位置；所述的第三应变片与第四应变片分别粘贴于构架的另外一根横梁与左、右侧梁、连接处的横梁顶面中性层位置；四个应变片均沿构架横向粘贴。 

在一个较佳的技术方案中：第一应变片和第二应变片组成邻臂，第三应变片和第四应变片组成邻臂；第一应变片和第四应变片组成邻臂，第二应变片和第三应变片组成邻臂。 

在一个较佳的技术方案中：第一应变片和第二应变片连接后输出信号，第 三应变片和第四应变片连接后输出信号；第一应变片和第四应变片连接后接电源，第二应变片和第三应变片连接后接电源。 

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：本发明依据构架的运动特性，直接针对构架浮沉力系、侧滚力系、扭转力系和横向力系测试需要，设计了转向架测力构架，每一种力系对应构架结构上一种应变组桥方式，在细致计算的基础上设计的各组桥方式使得测试力系具有足够的响应水平，同时使其它力系产生的干扰响应比测试响应大约低两个数量级，以确保各力系的解耦精度。转向架测力构架的提出既保证了测试精度，又使测得的载荷与结构应变之间大致呈准静态关系。 

附图说明

图1是CRH3动车测力构架的俯视示意图； 

图1A是CRH3动车测力构架的扭转载荷测试结构的桥路结构图； 

图2是CRH3动车测力构架的仰视示意图； 

图2A、图2B是CRH3动车测力构架的浮沉载荷测试结构的桥路结构图； 

图2C、图2D是CRH3动车测力构架的侧滚载荷测试结构的桥路结构图； 

图3是CRH3动车测力构架的立体结构示意图； 

图3A、图3B、图3C、图3D是动车测力构架的横向载荷测试结构的桥路结构图； 

图4、图5、图6分别是CRH3拖车测力构架的俯视图、仰视图以及立体图； 

图7、图8分别是CRH2动车测力构架的俯视图、仰视图以及立体图； 

图9、图10分别是CRH2拖车测力构架的俯视图、仰视图以及立体图。 

具体实施方式

首先粗略介绍转向架测力构架的制作过程如下： 

采用有限元方法建立各型号的构架结构动力学有限元模型，对构架结构施加模拟载荷，针对每一种力系在构架上设计应变组桥方式，确定测力构架高分离度载荷识别点。将构架结构在多通道加载测力构架专用标定试验台上进行静态标定，完成测力构架的制作。 

至于寻找构架上高分离度载荷识别点的具体过程与步骤，并不属于本发明所要求保护的范围之内，也不会影响公众使用本发明来进行载荷测试，因此， 本发明不予赘述。 

然后，结合图示，介绍本发明的具体结构如下： 

如图1、图1A所示，本发明提供一种CRH3动车测力构架的扭转载荷测试结构，所述的扭转载荷测试结构，是由规格相同的第一应变片1、第二应变片2、第三应变片3以及第四应变片4组成的扭转载荷全桥电路。 

所述的第一应变片1与第二应变片2分别粘贴于构架的其中一根横梁91与左、右侧梁93、94连接处的横梁91顶面中性层位置；所述的第三应变片3与第四应变片4分别粘贴于构架的另外一根横梁92与左、右侧梁93、94连接处的横梁92顶面中性层位置；四个应变片1、2、3、4均沿构架横向粘贴。 

其中，同一横梁上的两个应变片组成邻臂，即，第一应变片1和第二应变片2组成邻臂，第三应变片3和第四应变片4组成邻臂；同一侧梁上的两个应变片组成邻臂，即，第一应变片1和第四应变片4组成邻臂，第二应变片2和第三应变片3组成邻臂；四个应变片1、2、3、4组成全桥电路。同一横梁上的两个应变片连接后输出信号，即，第一应变片1和第二应变片2连接后输出信号，第三应变片3和第四应变片4连接后输出信号；同一侧梁上的两个应变片连接后接电源，即，第一应变片1和第四应变片4连接后接电源，第二应变片2和第三应变片3连接后接电源。 

使用的时候，先将上述第一应变片1、第二应变片2、第三应变片3以及第四应变片4粘贴在构架相应位置，然后对构架在实验室中进行加载并作标定，接着将该构架安装到列车上，并在实际运行状态下测量，最后反推计算得到动车实际载荷。 

采用本发明提供的扭转载荷测试结构，在多通道加载测力构架专用标定试验台进行标定，不仅可以得到施加于构架结构的扭转载荷与扭转载荷测试结构输出电压的关系，同时得到施加于构架结构的扭转载荷与构架结构疲劳损伤关键部位应变的准静态关系。解决了传统载荷直接测试法中测得的载荷与构架结构疲劳损伤关键部位应变之间呈动态关系的问题。 

如图2、图2A、图2B所示，本发明还提供一种CRH3动车测力构架的浮沉载荷测试结构，所述的浮沉载荷测试结构有相互独立的两套，实际测试的时候，可以以其中任意一套为主测试结构，余下一套作为备用测试结构。此处以 由规格相同的第五应变片5、第六应变片6、第九应变片9以及第十应变片10组成的浮沉载荷全桥电路为例予以说明。 

第五应变片5与第六应变片6均粘贴于构架左侧梁93下盖板中心处的侧梁底面中性层位置，第九应变片9与第十应变片10均粘贴于构架右侧梁94下盖板中心处的侧梁底面中性层位置，而且，第六应变片6和第十应变片10均沿构架纵向粘贴，第五应变片5和第九应变片9均沿构架横向粘贴。 

其中，同一侧梁上的两个应变片组成邻臂，即第五应变片5和第六应变片6组成邻臂，第九应变片9和第十应变片10组成邻臂；沿相同方向粘贴的两应变片组成对臂，即第五应变片5和第九应变片9组成对臂，第六应变片6和第十应变片10组成对臂；四个应变片5、6、9、10组成全桥电路。同一侧梁上的两个应变片连接后输出信号，即，第五应变片5和第六应变片6连接后输出信号，第九应变片9和第十应变片10连接后输出信号；沿不同方向粘贴的两应变片连接后接电源，即，第五应变片5和第十应变片10连接后接电源，第六应变片6和第九应变片9连接后接电源。 

余下一套浮沉载荷测试结构，其由规格相同的第八应变片8、第七应变片7、第十二应变片12以及第十一应变片11组成全桥电路，该全桥电路的组桥方式、连接电源以及输出信号的方式与前述一套浮沉载荷测试结构类似，在此不予赘述。 

如图2、图2C、图2D所示，本发明还提供一种CRH3动车测力构架的侧滚载荷测试结构，所述的侧滚载荷测试结构有相互独立的两套，实际测试的时候，可以以其中任意一套为主测试结构，余下一套作为备用测试结构。此处以由规格相同的第十三、十四、十七以及十八应变片13、14、17、18组成的侧滚载荷全桥电路为例予以说明。 

所述的第十三应变片13与第十四应变片14均粘贴于构架右侧梁94下盖板中心位置的侧梁底面中性层位置，所述的第十七应变片17与第十八应变片18均粘贴于构架左侧梁93下盖板中心位置的侧梁底面中性层位置；其中第十四应变片14和第十八应变片18沿构架纵向粘贴，第十三应变片13和第十七应变片17沿构架横向粘贴。 

其中，同一侧梁上的两个应变片组成邻臂，即第十三应变片13和第十四应变14组成邻臂，第十七应变片17和第十八应变片18组成邻臂；沿不同方向粘 贴的两应变片组成对臂，即第十三应变片13和第十八应变片18组成对臂，第十四应变片14和第十七应变片17组成对臂；四个应变片13、14、17、18组成全桥电路。同一侧梁上的两个应变片连接后输出信号，即，第十七应变片17和第十八应变片18连接后输出信号，第十三应变片13和第十四应变14连接后输出信号；沿相同方向粘贴的两应变片连接后接电源，即，第十三应变片13和第十七应变片17连接后接电源，第十四应变片14和第十八应变片18连接后接电源。 

余下一套侧滚载荷测试结构，其由规格相同的第十六应变片16、第十五应变片15、第十九应变片19以及第二十应变片20组成全桥电路，该全桥电路的组桥方式、连接电源以及输出信号的方式与前述一套侧滚载荷测试结构类似，在此不予赘述。 

如图3、图3A、图3B、图3C、图3D所示，本发明还提供一种CRH3动车测力构架的横向载荷测试结构，所述的横向载荷测试结构有相互独立的四套，实际测试的时候，可以以其中任意一套为主测试结构，余下三套作为备用测试结构。此处以由规格相同的第二十一、二十三、二十二以及二十四应变片21、23、22、24组成的横向载荷全桥电路为例予以说明。 

所述的第二十一、二十三、二十二以及二十四应变片21、23、22、24均粘贴于一个定位转臂座95根部中心位置，并垂直于定位转臂座95根部。所述的第二十一应变片21和第二十二应变片22均位于该中心位置的靠外一侧，并均通过该定位转臂座95外侧安装孔96的中心；所述的第二十三应变片23和第二十四应变片24均位于该中心位置的靠内一侧，并均通过该定位转臂座95内侧安装孔97的中心。 

其中，同靠外侧或者同靠内侧的两应变片组成对臂，即第二十一应变片21和第二十二应变22组成对臂，第二十三应变片23和第二十四应变片24组成对臂；不同侧的两应变片组成邻臂，即第二十一应变片21和第二十三应变片23组成邻臂，第二十一应变片21和第二十四应变片24组成邻臂；四个应变片21、23、22、24组成全桥电路。第二十一应变片21和第二十三应变片23连接后输出信号，第二十二应变片22和第二十四应变片24连接后输出信号；第二十三应变片23和第二十二应变片22连接后接电源，第二十一应变片21和第二十四应变片24连接后接电源。 

余下三套横向载荷测试结构： 

其由规格相同的第二十七应变片27、第二十五应变片25、第二十八应变片28以及第二十六应变片26组成全桥电路；或者， 

其由规格相同的第三十应变片30、第三十二应变片32、第二十九应变片29以及第三十一应变片31组成全桥电路；或者， 

其由规格相同的第三十六应变片36、第三十四应变片34、第三十五应变片35以及第三十三应变片33组成全桥电路； 

这些全桥电路的组桥方式、连接电源以及输出信号的方式均与前述一套侧滚载荷测试结构类似，在此不予赘述。 

请再参阅： 

图4、图5、图6所示的CRH3拖车测力构架的俯视图、仰视图以及立体图； 

图7、图8所示的CRH2动车测力构架的俯视图、仰视图以及立体图； 

图9、图10所示的CRH2拖车测力构架的俯视图、仰视图以及立体图； 

这些测力构架的载荷测试结构，其中各应变片的粘贴位置、粘贴方向以及组桥方式均与前述CRH3动车测力构架相同，各全桥电路的电源以及信号输出结构也与前述CRH3动车测力构架相同，故仅标示出各应变片位置与方向，各应变片之间的具体连接结构仍与CRH3动车测力构架完全相同，故在此不予赘述。 

通过在上述各类H型构架所作的大量实验，可以证明，本发明提供的载荷测试结构，不仅适用于上述四种测力构架，而且本领域技术人员也有理由相信，该扭转载荷测试结构同样将适用于所有其他H型构架。 

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。 

Claims (3)

1.一种H型测力构架的扭转载荷测试结构，所述H型测力构架包括两根平行设置的横梁(91、92)以及连接在横梁(91、92)两侧且相互平行的左侧梁(93)与右侧梁(94)，其特征在于：是由规格相同的第一应变片(1)、第二应变片(2)、第三应变片(3)以及第四应变片(4)组成的扭转载荷全桥电路，其中：

所述的第一应变片(1)与第二应变片(2)分别粘贴于构架的其中一根横梁(91)与左、右侧梁(93、94)连接处的横梁(91)顶面中性层位置；所述的第三应变片(3)与第四应变片(4)分别粘贴于构架的另外一根横梁(92)与左、右侧梁(93、94)连接处的横梁(92)顶面中性层位置；四个应变片(1、2、3、4)均沿构架横向粘贴。

2.根据权利要求1所述的H型测力构架的扭转载荷测试结构，其特征在于：第一应变片(1)和第二应变片(2)组成邻臂，第三应变片(3)和第四应变片(4)组成邻臂；第一应变片(1)和第四应变片(4)组成邻臂，第二应变片(2)和第三应变片(3)组成邻臂。

3.根据权利要求1或2所述的H型测力构架的扭转载荷测试结构，其特征在于：第一应变片(1)和第二应变片(2)连接后输出信号，第三应变片(3)和第四应变片(4)连接后输出信号；第一应变片(1)和第四应变片(4)连接后接电源，第二应变片(2)和第三应变片(3)连接后接电源。